1、电导、电导率和摩尔电导率电导、电导率和摩尔电导率下图所示实验清晰地显示出不同电解下图所示实验清晰地显示出不同电解质溶液具有不同的导电性能质溶液具有不同的导电性能:纯水纯水, 醋酸水溶液和铬酸钾稀溶液的导电性醋酸水溶液和铬酸钾稀溶液的导电性2022-1-242电导（electric conductance） 1 GRAGl, IURIGU电导是电阻的倒数lRA 电导 与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比，单位为 。GS1. 定义定义11S12022-1-243均匀导体在均匀电场中的电导 G 与导体截面积 A 成正比, 与其长度 l 成反比, 即 称为电导率,是电阻率的倒数,单位为Sm1电导率
2、（electrolytic conductivity）1m1m电导率示意图电导率示意图电解质溶液的电导率是两极板面积A =1m2, 距离 l =1m时溶液的电导.2022-1-2452022-1-246摩尔电导率（molar conductivity） 在相距为单位距离的两个平行电导电极之间，放置含有1 mol电解质的溶液，这时溶液所具有的电导称为摩尔电导率 ，单位为 。 m21S m mol2022-1-247mc 1molmVc单位间距单位立方体 电导率单位面积摩尔电导率的定义摩尔电导率的定义 m / = Vm=1/c将含1mol电解质的浓度为3mol m3的溶液置于右图所示的容器中, 填
3、充高度为1/3m.故 m = / 3mol m3对任一浓度c, 则有 m = / c1m1m(1/3)m 摩尔电导率与电导率关系示意图摩尔电导率与电导率关系示意图在表示电解质的摩尔电导率时在表示电解质的摩尔电导率时, , 应标明物质的应标明物质的基本单元基本单元. . 例如，对例如，对 溶液，基本单元可选为溶液，基本单元可选为 或或 ，显然，在浓度相同时，含有，显然，在浓度相同时，含有1mol 1mol 溶液的摩尔电导率是含有溶液的摩尔电导率是含有1mol 1mol 溶液的溶液的2 2倍。即：倍。即：4CuSO4CuSO412( CuSO )4CuSO412( CuSO ) m4 m412(C
4、uSO )2( CuSO ) 为了防止混淆，必要时在为了防止混淆，必要时在 后面要注明所取的后面要注明所取的基本单元。基本单元。 m2022-1-24102.电导的测定电导的测定原理原理: 采用适当频率的交流电源采用适当频率的交流电源, 利用惠斯顿电桥测量利用惠斯顿电桥测量溶液的电阻溶液的电阻.ABCTIRxDR1K测定溶液电阻的惠斯顿电桥测定溶液电阻的惠斯顿电桥R3R4ABCTIRxDR1K测定溶液电阻的惠斯顿电测定溶液电阻的惠斯顿电桥桥R3R4I1R1 = I3 R3 Ix Rx =I4 R4I1 =Ix ; I3 =I4R1RxR3R42022-1-2412K cell = l/A称为称
5、为电导池常数电导池常数, 单位单位m1.电桥平衡时电桥平衡时, R1RxR3R4ABCTIRxDR1K测定溶液电阻的惠斯顿测定溶液电阻的惠斯顿电桥电桥R3R41431RRRRGxx cell11KRAlRAlGxxx 得得电电导导率率例例22022-1-2413几种类型的电导池： 电导池电极通常用两个平行的铂片制成，为了防止极化，一般在铂片上镀上铂黑，增加电极面积，以降低电流密度。作业随着电解质浓度c降低, 离子间引力减小, 离子运动速度增加,故摩尔电导率m增大。3.摩尔电导率与浓度的关系摩尔电导率与浓度的关系 0.040.030.020.010几种电解质的摩尔电导率对浓度的平几种电解质的摩尔
6、电导率对浓度的平方根图方根图 (298.15K)3Bdm/mol c m/(S m2 mol-1)HClNaOHAgNO3CH3COOH0 0.5 1.0 1.5例例1例例2例例3例例4例例5强电解质在低浓度时强电解质在低浓度时, m与与c1/2成直线关系成直线关系, 将直线将直线外推至外推至c = 0时时, 可得可得极限极限摩尔电导率摩尔电导率.cA mm 0.040.030.020.010 几种电解质的摩尔电导率对浓几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根图度的平方根图 (298.15K)3Bdm/mol c m/(S m2 mol-1)HClNaOHAgNO3CH3COOH0 0.5 1.0
7、 1.5弱电解质的m在溶液很稀时由于解离度的增大而急剧增加, 因此对弱电解质不能外推求极限摩尔电导率.0.040.030.020.010 几种电解质的摩尔电导率对几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根图浓度的平方根图 (298.15K)3Bdm/mol c m/(S m2 mol-1)HClNaOHAgNO3CH3COOH0 0.5 1.0 1.54. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率离子独立运动定律和离子的摩尔电导率（1）离子独立运动定律离子独立运动定律科尔劳施科尔劳施Kohlrausch根据大量实验事实总结出：根据大量实验事实总结出：在无限稀释溶液中在无限稀释溶液中, , 离子彼此独立运动
8、离子彼此独立运动, , 每种每种离子的电导不受其它离子的影响离子的电导不受其它离子的影响, , 它们对电解质它们对电解质的摩尔电导率都有独立的贡献的摩尔电导率都有独立的贡献. . 因而电解质摩尔因而电解质摩尔电导率为正、负离子摩尔电导率之和电导率为正、负离子摩尔电导率之和. .对电解质对电解质C C + +A A C C + +A A + + C Cz z + + A A z z 由此可由此可计算弱电解质的极限摩尔电导率计算弱电解质的极限摩尔电导率, 如如:)COOCH( )H( )COOHCH( 3mm3m )(Cl )(Na )(Na )COO(CH )(Cl )(H mmm3mmm )N
9、aCl( )COONaCH( )HCl( m3mm 2022-1-2420 电导池示意图电导池示意图阳阳 (+)阴阴()I C + A l I+IA+对强电解质对强电解质C +A , C +A + Cz+ + A z 例例6例例7例例8例例9 m,mm,m,tt （2）无限稀释时离子的摩尔电导率由实验求得电解质极限摩尔电导率以及离子的极由实验求得电解质极限摩尔电导率以及离子的极限迁移数限迁移数, 即可求出每种离子的极限摩尔电导率即可求出每种离子的极限摩尔电导率.例如：例如：习惯上，将一个电荷数为习惯上，将一个电荷数为z zB B的离子的的离子的1/ 1/ z zB B作为作为基本单元基本单元离
10、子的摩尔电导率必须指明基本单元离子的摩尔电导率必须指明基本单元几个有用的关系式 m m,+ m, 1. m,+ m,+ m, m,+ m m m m 2. tt m m 3. = m m,+ m,对于强电解质，在浓度不太大时近似有 m,+ m, U FU F m,+ m m5. U Ft利用这些关系式，从实验可测量求不可测量。 m,+ m, 4. U FU F对强电解质近似有2022-1-2423以醋酸的电离平衡为例以醋酸的电离平衡为例:CH3COOHH + + CH3COO c(1- ) c c 1)/(/)1()/(22ccccccK5. 电导测定的应用电导测定的应用（1） 计算弱电解质的
11、解离度及解离常数计算弱电解质的解离度及解离常数弱电解质部分电离, 对电导有贡献的仅仅是已电离的部分。浓度越稀，已电离的离子越多。无限稀释时完全电离。进而可求得解离常数K. mm 近似有：2022-1-2425利用下式可求得难溶盐利用下式可求得难溶盐(S)的溶解度的溶解度c = (S) / m (S) （2） 计算难溶盐的溶解度计算难溶盐的溶解度 ( (溶液溶液) = ) = (S) + (S) + ( (水水) ) (S) = (S) = ( (溶液溶液) ) ( (水水) ) 难溶盐的电导率 (S)可由其饱和水溶液的电导率(溶液)和同温下配制用水(水)的电导率求得:难溶盐的摩尔电导率可近似地
12、用其极限摩尔电导率代替: m, 1 m, m m )S()S( 2022-1-2427电导滴定用来测定溶液中电解质的浓度, 特别适用于溶液混浊或有颜色而不能用指示剂时.在滴定过程中随着电解质离子浓度的变化, 溶液电导随之变化, 并在滴定终点时出现电导变化的转折点. 实验中电导值直接从电导仪读出.（3 3） 电导滴定电导滴定2022-1-2428VKClG用用KCl滴定滴定AgNO3 AgNO3 + KCl AgCl + KNO3VNaOHG用用NaOH滴定滴定HCl HCl + NaOH NaCl + H2O终点终点终点终点2022-1-2429 用稀用稀H2SO4滴定滴定Ba(OH)2溶液溶
13、液, 随着随着BaSO4沉淀的生成沉淀的生成, 溶液导电性越来越弱溶液导电性越来越弱.2022-1-2430 25时，在某电导池中充以时，在某电导池中充以 0.01 mol dm 3 的的KCl水溶液，测得其电阻为水溶液，测得其电阻为112.3, 若改充若改充以同样浓度的溶液以同样浓度的溶液x，测得其电阻为，测得其电阻为2184。已知已知25时时0.01mol dm 3 KCl水溶液的电导率水溶液的电导率为为0.14114 S m 1。计算。计算: (1)电导池常数电导池常数Kcel ; (2)溶液溶液x的电导率的电导率; (3)溶液溶液x的摩尔电导率的摩尔电导率(水的电导率可以忽略水的电导率
14、可以忽略不计不计)。 例22022-1-2431(3)溶液溶液x的摩尔电导率的摩尔电导率1243313m molmS10257. 7mmol1001. 0mS10257. 7 c (1)电导池常数电导池常数 Kcel =R = 0.14114 S m 1112.3 = 15.85 m 1131celmS10257.784.21m82.15 RK (2)溶液溶液 x 的电导率的电导率已知已知25, PbSO4(s)的溶度积的溶度积 =1.6010 8. Pb2+ 和和 SO42无限稀释摩尔电导率分别为无限稀释摩尔电导率分别为7010 4 S m2 mol 1和和79.810 4S m2 mol
15、1. 配制此溶液所用水的电导率为配制此溶液所用水的电导率为 1.6010 4S m 1. 试计算试计算25PbSO4饱和溶液的电导率饱和溶液的电导率. sp 2121例例7(溶液溶液) =(PbSO4) +(H2O)c )(PbSO )PbSO(4m4 24m2m4mSO21 2Pb21 2)(PbSO = (270 + 279.8)10 4 S m2 mol 1= 299.610 4 S m2 mol 1由由 22424)/(SO()Pb()(PbSO sp ccc求得求得PbSO4的溶解度的溶解度: c = c (Pb2+) = c (SO42) = cKSP = 1.2610 4 mol
16、 dm 3c )(PbSO )PbSO(4m4 = 299.610 41.2610 4103 S m 1 = 37.9010 4S m 1(溶液溶液) =(PbSO4) +(H2O) = (37.9+1.6)10 4 S m 1 = 39.510 4 S m 1作业2022-1-2434 0.1 mol dm 3 NaOH溶液的电导率是溶液的电导率是2.21S m 1. 加入与其等体积的加入与其等体积的0.1 mol dm 3 HCl溶液时溶液时, 电导率下降为电导率下降为0.56 S m 1. 再加入再加入一份相同体积的一份相同体积的0.1 mol dm 3 HCl溶液后溶液后, 电电导率增
17、加到导率增加到1.70 S m 1. 计算计算: (1)NaOH的摩尔电导率的摩尔电导率; (2)NaCl的摩尔电导率的摩尔电导率; (3)HCl的摩尔电导率的摩尔电导率; (4)H3+O和和OH离子的摩尔电导率之和离子的摩尔电导率之和. 例例9 (1)m(NaOH) = / c = 22110 4 S m2 mol 1 (2) 中和后得中和后得NaCl的浓度为的浓度为0.05 mol dm 3, m(NaCl) = 0.56/(0.05 103)S m2 mol 1 =112 10 4 S m2 mol 1 (3) 再加再加HCl, NaCl的浓度为的浓度为 0.1/ 3mol dm 3, 其电导率为其电导率为: 56. 031 . 021 . 0 11mS373. 0mS56. 032 HCl的浓度也为的浓度也为0.1/3mol dm 3, 其电导率为其电导率为: (1.70 0.373 )S m 1 = 1.33 S m 1 12412331 . 0mmolmS10399 molmS1033. 1HCl (4) m(H3+O) +m(OH) = m(HCl) +m(NaOH) - m(NaCl) =(399+221 122) 10 4 S m2 mol 1 = 50810 4 S m2 mol 1
